Las fuentes de energía portátiles para dispositivos electrónicos portátiles están limitadas por el tamaño de las prendas.

Con eso en mente, investigadores de la Universidad Case Western Reserve han desarrollado microcondensadores flexibles en forma de alambre que se pueden tejer en una chaqueta, camisa o vestido.

Por su diseño o conectando los condensadores en serie o en paralelo, los dispositivos se pueden adaptar para adaptarse a las necesidades de almacenamiento y entrega de carga de los dispositivos electrónicos que se colocan.

Si bien ha habido avances en el desarrollo de esos dispositivos electrónicos:cámaras corporales, gafas inteligentes, sensores que monitorean la salud, rastreadores de actividad y más:un desafío pendiente es proporcionar fuentes de energía menos molestas y engorrosas.

"El área de la ropa es fija, para generar la densidad de potencia necesaria en un área pequeña, cultivamos nanotubos de óxido de titanio alineados radialmente en un alambre de titanio utilizado como electrodo principal, "dijo Liming Dai, el Profesor Kent Hale Smith de Ciencia e Ingeniería Macromolecular. "Al aumentar la superficie del electrodo, aumenta la capacitancia ".

Dai y Tao Chen, becario postdoctoral en ciencia e ingeniería molecular en Case Western Reserve, publicó su investigación sobre el microcondensador en la revista Materiales de almacenamiento de energía esta semana. El estudio se basa en supercondensadores anteriores basados ​​en carbono.

Un condensador es primo de la batería, pero ofrece la ventaja de cargar y liberar energía mucho más rápido.

Cómo funciona

En este nuevo supercondensador, el alambre de titanio modificado está recubierto con un electrolito sólido hecho de alcohol polivinílico y ácido fosfórico. Luego, el alambre se envuelve con hilo o una hoja hecha de nanotubos de carbono alineados, que sirve como segundo electrodo. Los nanotubos de óxido de titanio, que son semiconductores, separar las dos partes activas de los electrodos, Previniendo un cortocircuito.

En prueba, La capacitancia (la capacidad de almacenar carga) aumentó de 0,57 a 0,9 a 1,04 miliFarads por micrómetro a medida que las hebras de hilo de nanotubos de carbono se incrementaron de 1 a 2 a 3.

Cuando se envuelve con una hoja de nanotubos de carbono, lo que aumenta el área efectiva del electrodo, el microcondensador almacenó 1,84 miliFarads por micrómetro. La densidad de energía fue de 0,16 x 10-3 milivatios-hora por centímetro cúbico y la densidad de potencia de 0,01 milivatios por centímetro cúbico.

Ya sea envuelto con hilo o una sábana, el microcondensador retuvo al menos el 80 por ciento de su capacitancia después de 1, 000 ciclos de carga-descarga. Para satisfacer las diversas necesidades de energía específicas de los dispositivos portátiles, los condensadores en forma de alambre se pueden conectar en serie o en paralelo para aumentar el voltaje o la corriente, dicen los investigadores.

Cuando se dobla hasta 180 grados cientos de veces, los condensadores no mostraron pérdida de rendimiento. Los envueltos en láminas mostraron mayor resistencia mecánica.

"Son muy flexibles, para que puedan integrarse en tejidos o materiales textiles, "Dijo Dai." Pueden ser ponibles, fuente de alimentación flexible para dispositivos electrónicos portátiles y también para biosensores autoalimentados u otros dispositivos biomédicos, particularmente para aplicaciones dentro del cuerpo ".

El laboratorio de Dai está en proceso de tejer los capacitores en forma de alambre en una tela e integrarlos con un dispositivo portátil.